RU2677387C1 - Controlled gas-magnetic bearing unit - Google Patents

Controlled gas-magnetic bearing unit Download PDF

Info

Publication number
RU2677387C1
RU2677387C1 RU2017141295A RU2017141295A RU2677387C1 RU 2677387 C1 RU2677387 C1 RU 2677387C1 RU 2017141295 A RU2017141295 A RU 2017141295A RU 2017141295 A RU2017141295 A RU 2017141295A RU 2677387 C1 RU2677387 C1 RU 2677387C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
bearing
gas
shaft
electromagnets
Prior art date
Application number
RU2017141295A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Алексеевич Савин
Николай Васильевич Комаров
Роман Николаевич Поляков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority to RU2017141295A priority Critical patent/RU2677387C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677387C1 publication Critical patent/RU2677387C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/06Relieving load on bearings using magnetic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in high-speed rotor-driven rotary machines. Managed gas-magnetic bearing unit contains a housing in which a sleeve bearing is installed, a shaft placed in the insert, an electromagnetic bearing containing more than one electromagnet, poles and yokes of electromagnets installed in a housing, windings of electromagnets located on the yokes, gap measurement sensors. Poles and the yoke of the electromagnets are installed transversely in the liner of the gas-dynamic sliding bearing and in the housing, in which the shaft speed measurement sensor and the gap measurement sensors are installed. Petals are mounted on the inner surface of the liner.
EFFECT: improvement of dynamic characteristics, increase of reliability and resource of the "rotor – support" system.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в быстровращающихся высоконагруженных роторных машинах.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in rapidly rotating highly loaded rotary machines.

В качестве прототипа данного технического решения выбран управляемый газомагнитный подшипниковый узел, содержащий корпус, в котором установлен вкладыш газостатического подшипника скольжения, вал, размещенный во вкладыше, электромагнитный подшипник, содержащий более одного электромагнита, полюса и ярма электромагнитов, установленные продольно в корпусе, обмотки электромагнитов, расположенные на ярмах, отверстия для пористых вставок, расположенные во вкладыше подшипника скольжения, камеру для подачи газовой смазки в пористые вставки, расположенную между вкладышем подшипника скольжения и корпусом, отверстие, выполненное в корпусе для подачи газовой смазки в камеру, а также датчики измерения зазора, установленные на полюсах электромагнитов. (Патент RU №2545146, МПК F16C 32/04, F16C 39/06, опубликовано 27.03.2015 г.).As a prototype of this technical solution, a controllable gas-magnetic bearing assembly is selected, comprising a housing in which a liner of a gas-static sliding bearing is installed, a shaft located in the liner, an electromagnetic bearing containing more than one electromagnet, poles and yoke of electromagnets mounted longitudinally in the housing, electromagnet windings, located on the yokes, holes for porous inserts located in the liner of the plain bearing, a chamber for supplying gas lubricant to the porous inserts located between the plain bearing shell and the housing, an opening made in the housing for supplying gas lubricant to the chamber, as well as clearance measurement sensors mounted on the poles of the electromagnets. (Patent RU No. 2545146, IPC F16C 32/04, F16C 39/06, published March 27, 2015).

Недостатком данного управляемого газомагнитного подшипника является использование газостатического подшипника с жесткой опорной поверхностью, который обладает меньшим демпфированием по сравнению с газовым подшипником с упругой опорной поверхностью, а также отсутствие возможности определять частоту вращения вала, что не позволяет управлять подшипниковым узлом при разной частоте вращения вала, так как с увеличением частоты вращения вала в газовом подшипнике возникает и увеличивается газодинамическая сила, что приводит к перераспределению реакций между газовым и электромагнитным подшипником, которое не учитывается при управлении электромагнитами.The disadvantage of this controllable gas-magnetic bearing is the use of a gas-static bearing with a rigid bearing surface, which has less damping compared to a gas bearing with an elastic bearing surface, as well as the inability to determine the shaft speed, which does not allow controlling the bearing assembly at different shaft speeds, so how with increasing shaft speed in a gas bearing a gas-dynamic force arises and increases, which leads to redistribution the division of reactions between the gas and electromagnetic bearings, which is not taken into account when controlling electromagnets.

Техническая задача, которую решает данное изобретение - улучшение динамических характеристик, повышение надежности и ресурса системы "ротор - опоры" за счет применения лепесткового газодинамического подшипника и датчика частоты вращения вала.The technical problem that this invention solves is the improvement of dynamic characteristics, increasing the reliability and service life of the rotor-support system through the use of a lobe gas-dynamic bearing and a shaft speed sensor.

Поставленная задача достигается тем, что управляемый газомагнитный подшипниковый узел содержит корпус, в котором установлен вкладыш подшипника скольжения, вал, размещенный во вкладыше, электромагнитный подшипник, содержащий более одного электромагнита, полюса и ярма электромагнитов, установленные в корпусе, обмотки электромагнитов, расположенные на ярмах, датчики измерения зазора. Согласно изобретению, полюса и ярма электромагнитов установлены поперечно во вкладыше газодинамического подшипника скольжения и в корпусе, в котором установлены датчик измерения частоты вращения вала и датчики измерения зазора, а на внутренней поверхности вкладыша смонтированы лепестки.This object is achieved in that the controlled gas-magnetic bearing assembly comprises a housing in which a sliding bearing shell is mounted, a shaft located in the shell, an electromagnetic bearing comprising more than one electromagnet, poles and yokes of electromagnets installed in the housing, electromagnet windings located on yokes, gap measurement sensors. According to the invention, the poles and yokes of the electromagnets are mounted transversely in the insert of the gas-dynamic sliding bearing and in the housing in which the shaft speed measuring sensor and the clearance measuring sensors are installed, and the petals are mounted on the inner surface of the insert.

Технический результат применения данного устройства заключается в улучшении динамических характеристик, повышении надежности и ресурса системы "ротор - опоры".The technical result of the use of this device is to improve the dynamic characteristics, increase the reliability and service life of the rotor-support system.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен управляемый газомагнитный подшипниковый узел с отжатыми от вала упругими лепестками (поперечный разрез); на фиг. 2 изображен управляемый газомагнитный подшипниковый узел с отжатыми от вала упругими лепестками (продольный разрез).In FIG. 1 shows a controllable gas-magnetic bearing assembly with spring-loaded elastic petals (transverse section); in FIG. 2 shows a controllable gas-magnetic bearing assembly with elastic petals pressed from the shaft (longitudinal section).

Подшипниковый узел (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором установлен вкладыш 2 газодинамического подшипника скольжения, на внутренней поверхности которого смонтированы упругие лепестки 3, вал 4, размещенный во вкладыше 2, электромагнитный подшипник 5, содержащий более одного электромагнита 6.The bearing assembly (Fig. 1) contains a housing 1 in which a liner 2 of a gas-dynamic sliding bearing is mounted, on the inner surface of which elastic petals 3 are mounted, a shaft 4 placed in the liner 2, an electromagnetic bearing 5 containing more than one electromagnet 6.

Подшипниковый узел (фиг. 2) дополнительно содержит полюса 7 и ярма 8 электромагнитов 6, установленные поперечно в корпусе 1 и во вкладыше 2, обмотки 9 электромагнитов 6, расположенные на ярмах 8, датчики 10 измерения зазора и датчик 11 измерения частоты вращения вала 4, смонтированные в корпусе 1.The bearing assembly (Fig. 2) further comprises poles 7 and yoke 8 of electromagnets 6 mounted transversely in the housing 1 and in the insert 2, windings 9 of electromagnets 6 located on yokes 8, clearance measurement sensors 10, and shaft rotation speed measurement sensor 11, 4 mounted in the housing 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В начальный промежуток времени вал 4 остановлен, а передача нагрузки с вала 4 на корпус 1 осуществляется через упругие лепестки 3. На основе данных, получаемых с датчиков 10 измерения зазора и датчика 11 измерения частоты вращения вала 4, происходит управление магнитной силой, которая регулируется за счет изменения силы тока, протекающего по обмоткам 9 электромагнитов 6. Регулирование выполняется для каждого электромагнита 6 в отдельности. Создаваемая магнитная сила передает нагрузку с вала 4 на корпус 1. При этом упругие лепестки 3 под действием магнитной силы отжимаются от вала 4, в результате чего между валом 4 и лепестками 3 образуется зазор, заполняемый смазочным материалом.In the initial period of time, the shaft 4 is stopped, and the load is transferred from the shaft 4 to the housing 1 through the elastic lobes 3. Based on the data received from the sensors 10 for measuring the clearance and the sensor 11 for measuring the speed of the shaft 4, the magnetic force is controlled, which is controlled by due to changes in the current flowing through the windings 9 of the electromagnets 6. Regulation is performed for each electromagnet 6 separately. The generated magnetic force transfers the load from the shaft 4 to the housing 1. In this case, the elastic petals 3 are pressed out from the shaft 4 under the action of magnetic force, as a result of which a gap is formed between the shaft 4 and the petals 3, filled with lubricant.

С увеличением скорости вращения вала 4 в смазочном материале возникает газодинамическая реакция, из-за чего происходит перераспределение реакций между газодинамическим подшипником и электромагнитным подшипником 5. В результате нагрузка с вала 4 на корпус 1 дополнительно осуществляется через смазочный слой газодинамического подшипника и упругие лепестки 3.With an increase in the rotation speed of the shaft 4, a gas-dynamic reaction occurs in the lubricant, due to which a redistribution of reactions occurs between the gas-dynamic bearing and the electromagnetic bearing 5. As a result, the load from the shaft 4 on the housing 1 is additionally carried out through the lubricating layer of the gas-dynamic bearing and elastic petals 3.

Claims (1)

Управляемый газомагнитный подшипниковый узел, содержащий корпус, в котором установлен вкладыш подшипника скольжения, вал, размещенный во вкладыше, электромагнитный подшипник, содержащий более одного электромагнита, полюса и ярма электромагнитов, установленные в корпусе, обмотки электромагнитов, расположенные на ярмах, датчики измерения зазора, отличающийся тем, что полюса и ярма электромагнитов установлены поперечно во вкладыше газодинамического подшипника скольжения и в корпусе, в котором установлены датчик измерения частоты вращения вала и датчики измерения зазора, а на внутренней поверхности вкладыша смонтированы лепестки.A controllable gas-magnetic bearing assembly comprising a housing in which a plain bearing shell is installed, a shaft housed in the shell, an electromagnetic bearing comprising more than one electromagnet, poles and yokes of electromagnets installed in the housing, electromagnet windings located on yokes, clearance measurement sensors, characterized the fact that the poles and yokes of the electromagnets are mounted transversely in the liner of the gas-dynamic sliding bearing and in the housing in which the rotational frequency measurement sensor is installed shaft shaft and clearance measurement sensors, and petals are mounted on the inner surface of the liner.
RU2017141295A 2017-11-27 2017-11-27 Controlled gas-magnetic bearing unit RU2677387C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141295A RU2677387C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Controlled gas-magnetic bearing unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141295A RU2677387C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Controlled gas-magnetic bearing unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677387C1 true RU2677387C1 (en) 2019-01-16

Family

ID=65025013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141295A RU2677387C1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Controlled gas-magnetic bearing unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677387C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU543786A1 (en) * 1975-01-08 1977-01-25 Предприятие П/Я Г-4805 Combined support
SU583339A2 (en) * 1975-11-18 1977-12-05 Предприятие П/Я Г-4805 Combination bearing
US20080231128A1 (en) * 2005-08-24 2008-09-25 Mecos Traxler Ag Magnetic Bearing Device With an Improved Vacuum Feedthrough
RU2347960C1 (en) * 2007-06-01 2009-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО КнАГТУ") Method of operation of bearing assembly and bearing assembly
RU2545146C1 (en) * 2013-09-17 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Operation method of controlled gas magnetic bearing assembly and bearing assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU543786A1 (en) * 1975-01-08 1977-01-25 Предприятие П/Я Г-4805 Combined support
SU583339A2 (en) * 1975-11-18 1977-12-05 Предприятие П/Я Г-4805 Combination bearing
US20080231128A1 (en) * 2005-08-24 2008-09-25 Mecos Traxler Ag Magnetic Bearing Device With an Improved Vacuum Feedthrough
RU2347960C1 (en) * 2007-06-01 2009-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО КнАГТУ") Method of operation of bearing assembly and bearing assembly
RU2545146C1 (en) * 2013-09-17 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Operation method of controlled gas magnetic bearing assembly and bearing assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8063525B2 (en) Retainer bearing for an electric machine, and electric machine comprising at least one such retainer bearing
CA2610255C (en) Vacuum pump
CN106321633B (en) A kind of new hybrid magnetic suspension bearing
US5836739A (en) Gas turbine engine
RU2475928C1 (en) High-rate magnetoelectric machine with vertical shaft
US20140133985A1 (en) Wind turbine generator with localized air gap control and a wind turbine having such a generator
AU2021203888B2 (en) Integrated journal bearing
KR102067740B1 (en) Dynamic force generator comprising at least two unbalanced masses and actuator comprising said generators
CN109707736A (en) A kind of compound titling-pad journal bearing of magnetic liquid based on Halbach array
RU2303143C1 (en) Rotary machine resilient-damping support
RU2319048C1 (en) Combination support
RU2677387C1 (en) Controlled gas-magnetic bearing unit
AU2016299064A1 (en) Gearbox and vibration generator having a lubricating-fluid distributor
RU2013142552A (en) METHOD OF OPERATION OF THE CONTROLLED GAS-MAGNET BEARING UNIT AND BEARING UNIT
RU2347960C1 (en) Method of operation of bearing assembly and bearing assembly
CN206180798U (en) Brushless motor rotor dynamic balancing structure
RU2682294C1 (en) Rotary machine bearings lubrication device
RU177341U1 (en) BEARING ASSEMBLY
KR20020000382A (en) Fluid kinetic pressure bearing
RU2605658C2 (en) Combined radial-axial gas-dynamic spade journal bearing
RU2395733C1 (en) Adaptive combination support
RU2323373C1 (en) Combination support
GB2537400A (en) Rolling element bearing
WO2012154066A1 (en) Magnetic bearing and magnetic bearing mode of action
RU2563952C1 (en) Resilient damping support of turbomachine rotor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128